宋光永，厲曉婷，栗曉妍，黨曉文，鄭旭成，周龍*

(新疆農業(yè)大學園藝學院，新疆烏魯木齊 830052)

新疆是典型的溫帶大陸性氣候，非常適合栽培葡萄[1]，栽培歷史悠久，2020年產量達305萬t，占全國的21.35%[2]，是中國最大的葡萄產區(qū)。但冬季嚴寒，葡萄易遭凍害，輕則枝條抽干，重時導致植株死亡[3]。研究葡萄的抗寒性對新疆乃至北方寒冷地區(qū)葡萄正常生長結果具有重要意義。

戶太8號葡萄是中國自主選育、具有自主知識產權的優(yōu)良品種[4,5]，耐貯運、不裂果、連續(xù)結果能力強，有玫瑰香味，比中熟品種巨峰早上市15 d左右。

當前對戶太8號葡萄的研究集中在栽培管理[4,5]、果實品質[6]、釀酒[7]等方面，對其抗寒性的研究較少。筆者對戶太8號葡萄一年生休眠枝條進行不同的低溫處理，觀察測定在恢復生長期的形態(tài)表現和生理指標表現，分析評判其抗寒性，為戶太8號葡萄在新疆地區(qū)的栽培推廣提供理論參考。

1 試驗材料

戶太8號一年生休眠枝條采自于新疆生產建設兵團第十二師頭屯河農場。植株5年生，樹勢中庸，籬架栽培，株行距1 m×4 m，常規(guī)水肥管理，冬季覆土越冬。

2021年9月下旬植株開始落葉進入休眠期，11月20日采集長勢良好一致、無病蟲危害的一年生枝條80條，長度15～20 cm，用棉被包裹埋于雪中貯藏。雪中貯藏7 d至11月27日取出，至此，戶太8號枝條已基本滿足需冷量。枝條用自來水清洗干凈，再用蒸餾水沖洗3次，吸水紙吸干水分放置在不同低溫條件下處理。

1.1 試驗設計與方法

2021年11月27日對枝條進行低溫處理，設8個低溫梯度：-4 ℃(對照)、-7 ℃、-10 ℃、-13 ℃、-16 ℃、-19 ℃、-23 ℃、-27 ℃，(一般來說，葡萄能抗-6～-8 ℃的低溫，參照前人對于植物人工模擬低溫脅迫的試驗，采用-4 ℃作為對照)。以降溫速率4 ℃/h分別降至目的溫度，持續(xù)10 h，再以升溫速率4 ℃/h都升溫至25 ℃，解除低溫脅迫進入生長條件。枝條自低溫處理到恢復生長試驗完成(2021年11月27日至2022年1月5日)共計39 d。參照前人對枝條恢復生長的研究方法，每隔3 d觀察拍照1次，共10次。

枝條恢復生長條件1個月內可萌芽，所受低溫傷害越輕，萌芽越早。30 d后仍不萌芽的枝條，解剖觀察內部已干枯。

1.2 指標測定

萌芽率 將不同低溫處理后統(tǒng)一升溫至25 ℃的枝條，在自來水中浸泡12 h，剪成上端為平口、下端為斜口的單芽莖段，蠟封上端切口，插入三角瓶中。在室溫25 ℃條件下進行水培，每個處理重復3次。每3 d觀察1次萌芽情況并拍照，觀察生長情況，計算萌芽率。

枝蔓電解質滲出率 將低溫處理后恢復室溫的枝蔓，用蒸餾水沖洗干凈，切成薄片，混均取樣0.1 g放入25 mL玻璃試管中，加20 mL蒸餾水，在25 ℃下，用頻率150 r/min的搖床振蕩4 h。用雷磁DDS-307A電導率儀測定其初電導率(E1)、蒸餾水對照電導率(E0)，沸水浴30 min，冷卻至室溫后，再測定其終電導率(E2)，每個處理重復3次，取平均值。計算電解質滲出率。

將求得的電解質滲出率(y)，和處理溫度(t)用Logistic方程進行擬合。根據試驗得出的電解質滲出率與處理溫度畫出散點圖，采用目前研究中常用的Logistic方程即擬合度最高的曲線，可在SPSS、Origin、R等常用軟件擬合。利用電解質滲出率求半致死溫度的公式，計算出拐點溫度即為低溫半致死溫度(LT50)。

式中y為上一個公式所求出的電解質滲出率；a、b為Logistic方程中的參數；t為處理溫度；k為枝條細胞受到低溫傷害的飽和容量。

組織褐變率 組織褐變率為枝條橫切面發(fā)生褐變面積(S1)與整個橫切面面積(S2)之比。參照牛立新的方法[8]，將低溫處理恢復室溫的枝條，用蒸餾水沖洗干凈，切成薄片，放置在舜宇SZ45解剖鏡下，觀察枝條橫切面的受凍害褐變程度及木質部受凍害產生的變化。每個處理重復3次，取平均值。

丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的含量 采用武漢伊萊瑞特生物科技公司試劑盒測定。

1.3 數據處理

使用Microsoft Office Home and Student 2019進行數據計算，采用OriginPro 2022 SR1(學習版)分析數據。

2 結果與分析

2.1 枝蔓恢復生長情況

冬芽的萌動程度，參照李華編著的《葡萄栽培學》相關指標進行描述[9]。從圖1可看出，隨著處理溫度的降低，戶太8號葡萄枝條恢復生長的能力漸弱。-4～-7 ℃處理后的冬芽在30 d內進入展葉期，全部萌發(fā)；-13 ℃處理的冬芽在30 d內只進入綠尖期，個別芽未萌發(fā)；當-16 ℃或更低溫處理時，冬芽一直未萌動。

圖 1 不同低溫處理的戶太8號葡萄一年生枝條在30 d的生長情況

2.2 枝條組織的生理指標

葡萄枝條組織褐變情況。表1顯示，隨著處理戶太8號枝條的低溫的降低，枝條組織褐變程度漸重。-4～-7 ℃處理的枝條無組織褐變發(fā)生；-10 ℃處理的枝條有部分褐變發(fā)生，褐變率為35%；-13 ℃處理的枝條褐變率超過50%；-16 ℃處理的枝條肉眼可見褐變，褐變率達90%；-19 ℃處理的枝條褐變率達100%。

表1 戶太8號一年生枝條不同低溫處理的生理指標變化

枝條電解質滲出率的變化。隨著枝條低溫處理的下降，戶太8號枝條電解質滲出率逐漸上升，大體上呈現“慢—快—慢”的增長趨勢，-4～-10 ℃處理時，電解質滲出率緩慢上升；-10～-19 ℃處理時，電解質滲出率上升加快；-19 ℃處理時，電解質滲出率超過50%；-27 ℃時處理時，電解質滲出率達到63.76%。

枝條中MDA含量的變化。隨著枝條處理低溫的降低，戶太8號枝條中MDA含量呈先升后降的變化趨勢。-4～-10 ℃處理時，MDA含量從36.76 nmol/g開始緩慢上升；-10～-19 ℃處理時，MDA含量上升趨勢變快，達到峰值66.12 nmol/g；-23～-27 ℃處理時則急劇下降至30.91 nmol/g。

枝條中Pro含量的變化。隨著枝條處理低溫的降低，戶太8號枝條中Pro含量呈上升趨勢。-4～-7 ℃處理時，Pro含量從3.72 μg/g緩慢上升；-7～-13 ℃處理時，Pro含量上升趨勢加快；-13～-27 ℃處理時，Pro含量上升趨勢變慢，最終達到峰值12.10 μg/g。

2.3 低溫半致死溫度

隨著枝條處理低溫的下降，戶太8號枝條電解質滲出率逐漸增加，溫度與電解質滲出率之間的關系大致呈S型曲線，基本符合Logistic方程。將不同低溫處理的枝條所測得的電解質滲出率和Logistic方程擬合，求得低溫半致死溫度LT50(表2)，擬合度為0.94417、參數 a為3.02651、b為0.06544、k為100，擬合度較好，結果可信，戶太8號枝條的半致死溫度為-16.92 ℃。

表2 戶太8號葡萄枝條的低溫半致死溫度

3 小結與討論

在模擬梯度低溫脅迫下，戶太8號葡萄枝條的恢復生長能力越來越弱，直到無法恢復；組織褐變面積逐漸變大，直到全部褐變；電解質滲出率逐漸升高，用Logistic方程擬合，求得低溫半致死溫度為-16.92 ℃；丙二醛含量先升后降，游離脯氨酸含量逐漸升高。

植物遇到低溫傷害，具有一定的自我恢復能力，研究其遭遇低溫傷害后的恢復生長能力，可用來評價其抗寒性的強弱[10]。植物遭遇低溫傷害后是否存活，主要通過芽對低溫的敏感性反映，芽在低溫下能否存活是鑒定植物抗寒性最直接和有效的方法之一[11]。本研究發(fā)現，戶太8號一年生枝條經-13 ℃低溫處理，30 d內冬芽只能進入綠尖期，個別冬芽無法萌動。-16 ℃或更低溫處理，冬芽一直未萌動。因為當植物受到凍害程度嚴重時，會影響其恢復生長，甚至恢復生長受阻[12]。戶太8號葡萄在低溫處理時，造成冬芽內細胞間和細胞內水分先后結冰[13,14]，細胞亞顯微結構破壞、細胞生理代謝失調；另一方面在溫度恢復過程中，造成細胞變形、細胞內原生質體破裂，細胞受到機械應力損傷。兩方面綜合作用，使得冬芽內部細胞部分死亡，幸存的細胞勉強支撐冬芽萌動。

在外界低溫下，細胞膜中積累的自由基誘導膜脂中不飽和脂肪酸發(fā)生脂質過氧化，膜脂過氧化最終產物是MDA[15]。植物體內MDA含量可以反映其面對低溫時的細胞膜受損程度以及膜脂過氧化水平[16]。本研究發(fā)現，當進行-4～-27 ℃梯度低溫處理時，MDA含量出現先升后降，-16～-19 ℃時出現峰值。這與向導等[17]、賈金輝等[18]研究葡萄抗寒性的結果相似。分析認為：在低溫處理下，植物細胞內清除和產生的自由基動態(tài)平衡遭到破壞，自由基逐漸積累，誘導脂質過氧化作用逐漸增強MDA的過量積累，一方面與枝條內的蛋白質、核酸等大分子反應，使其喪失生理功能，另一方面使得枝條內纖維素分子間的橋鍵松馳[19]。兩方面綜合作用，使得枝條內部部分細胞受損，甚至死亡，喪失了生理功能。

本研究為戶太8號葡萄的抗寒性初步研究，未涉及與其他品種的對比，只以-4 ℃為對照，初步評判其抗寒性，為后期進行深入研究奠定了基礎。